超声波提取分离的原理
超声波提取法原理
超声波提取法原理超声波提取法是一种基于超声波技术的萃取方法。
其原理是利用超声波在固体和液体之间间接转移动能，使得固体物质与液体之间发生物理化学相互作用，进而从固体物质中将目标元素、化合物或化合物组分提取出来。
超声波提取法的原理与马克尔桥相似。
当超声波通过液体与固体交界面时，液体与固体之间的摩擦和折射可以引起超声波的干涉、反射和折射现象。
超声波与固体物质之间的相互作用会引起振动和剪切力，并增加固体物质与液体之间的接触面积和接触时间。
这样，固体中的化合物或化合物组分就可以通过超声波的作用，逐渐在液相中被提取出来。
超声波提取法有着广泛的应用范围。
它可以应用于各种固体样品的提取，如天然药材、植物原料、动物组织、土壤和环境样品等，还适用于化学分析、生物医学、食品加工、环境污染监测等领域。
超声波提取法的优点在于：1.速度快。
超声波提取法能够缩短提取时间，提高样品的处理效率；2. 环境友好。
超声波提取法是一种无需使用有毒有害物质和溶剂的绿色制备技术，可以避免对环境的污染；3. 适用范围广。
超声波提取法适用于不同生物和非生物样品的提取，且可以提取大分子、小分子、有机物和无机物等不同种类的化合物或化合物组分。
但超声波提取法也存在一些局限性，例如固体样品已经被处理过的化合物可能不容易被提取出来，而且超声波容易造成样品中化合物的降解和解离，造成样品的污染和变化。
此外，对于一些不同种类或不同特殊性质的样品，超声波提取法的适用性和效果有所不同。
总之，超声波提取法是一种新兴的提取技术，在各个领域中的应用正在不断扩展和深入研究。
随着超声波技术的发展和改进，超声波提取法将成为一种高效、环保、实用的样品处理技术。
超声提取原理
超声提取原理超声提取是一种利用超声波在溶剂中产生的物理效应，将有效成分从固体样品中提取出来的方法。
它是一种高效、快速、简便、环保的提取方法，被广泛应用于食品、药物、化妆品等领域。
超声提取的原理是利用超声波在溶剂中产生的“空化”和“坍缩”效应，使溶剂分子在超声波的作用下发生剧烈振动，产生大量微小气泡，当气泡坍缩时，产生的冲击波和涡流能够破坏细胞壁或细胞膜，使得细胞内的有效成分释放到溶剂中。
同时，超声波还能够加速溶剂的渗透，提高提取效率。
超声提取的过程包括浸提、超声提取和分离三个阶段。
首先将待提取物质与适当的溶剂浸泡在一起，然后通过超声波的作用，使得有效成分从固体样品中释放出来，最后通过离心、过滤等方法将提取液中的固体颗粒分离出来，得到所需的提取物。
超声提取的优点主要体现在以下几个方面：首先，超声提取速度快，通常只需几分钟到十几分钟即可完成提取过程，大大节约了时间成本。
其次，超声提取方法简便易行，操作流程相对简单，无需复杂的仪器设备，适用于实验室和生产现场。
另外，超声提取对样品的破坏较小，能够有效保留有效成分的活性，提取物质的品质较高。
此外，超声提取是一种环保的提取方法，无需使用有机溶剂，减少了对环境的污染。
最后，超声提取方法适用范围广，可以用于提取植物中的挥发油、药材中的有效成分、食品中的营养成分等多种物质。
需要注意的是，超声提取也存在一些局限性，如超声波的功率、频率、浸提条件等因素会影响提取效果；同时，超声提取对样品的形态和性质也有一定要求，不同的样品需要采用不同的提取条件。
综上所述，超声提取是一种高效、快速、简便、环保的提取方法，其原理是利用超声波在溶剂中产生的物理效应，通过破坏细胞壁或细胞膜，将有效成分从固体样品中提取出来。
超声提取在食品、药物、化妆品等领域有着广泛的应用前景，是一种具有发展潜力的提取技术。
超声波提取原理
超声波提取原理
超声波提取原理是利用超声波在不同介质之间传播时的可控特性来实现物质的分离和提取。
超声波的传播速度和吸收能力与介质的物理性质有关，因此可以通过调节超声波的频率和功率，选择合适的介质和操作条件，实现对不同化合物的选择性提取。
超声波提取的基本原理是利用超声波在液体中产生的空化效应。
当超声波通过液体时，由于声压变化的影响，会在液体中形成小的气泡或空化核。
当声压足够低时，这些气泡会迅速崩溃，产生强烈的冲击波和液体喷流。
这种空化效应可以破除物质颗粒或细胞的结构，释放出其内部的有用成分。
在超声波提取过程中，需要注意超声波的频率和功率的选择。
频率通常选择在20 kHz至100 kHz之间，这是因为在此频率
范围内超声波的能量较高，空化效应明显。
功率通常在10 W
至1000 W之间，过高的功率会导致液体过热和物质的破坏。
此外，超声波提取还可以结合其他技术来增强提取效果，如超声波辅助浸提、超声波辅助萃取等。
通过选择合适的提取剂、溶剂和操作条件，可以实现对不同成分的高效提取。
总之，超声波提取原理是利用超声波在液体中产生的空化效应，通过调节超声波的频率和功率实现物质的分离和提取。
这种方法具有快速、高效、环保等特点，在食品、药物、化工等领域有着广泛的应用前景。
超声提取法原理
超声提取法原理超声提取法（ultrasound-assisted extraction, UAE）是一种利用超声波作为辅助手段来加速化合物从固体样品中提取出来的方法。
它是一种新型的绿色、高效、环保的提取技术，逐渐受到人们的关注和重视。
本文将介绍超声提取法的原理及其在提取领域的应用。
一、超声作用原理超声波是机械波的一种，其频率高于人类能够听到的频率范围（20 kHz）。
在超声波作用下，介质中的分子会作周期性的压缩与膨胀运动，形成超声波的传播。
超声波产生了高能量的震动波，有着穿透性、直线传播和能量集中的特点。
超声波在提取中的作用主要包括以下几个方面：1. 液体的机械作用：超声波传导到液体中时，液体分子将随波动而振动，产生液流，从而充分混合反应体系中的各个组分。
当液体流速增大时，可带动溶质移动到高速的流液区域，从而有效的破碎细胞壁、弄碎颗粒，和强化传质，加速提取物质的溶出。
2. 温度效应：超声波在介质中传播时，由于介质的吸能、散热等缓冲等复杂作用，将导致介质内部局部高温和低温交替出现，形成“空化”的效应。
这种局部高温可导致细胞膜的破裂和溶状物质的流出，从而很好的完成了溶出过程，并获得了理想的提取效果。
3. 物理化学效应：超声波引起了反应体系内液流动的搅拌和剪切力的作用，如表面的剪切力，既可消除液相中由于表面张力引起的事结等阻碍传质，也可加速质量传递过程，从而提高提取效率。
4. 空蚀作用：由于超声波在液体中的传播，液体形成了高压和低压区域，当液体在高压区域时，由于压力差的作用形成了小气泡，当气泡在低压区域时，由于压力仍在还原气泡，由高压区域流向低压区域，气泡会瞬间坍塌释放大量的能量，这些能量的释放，对于植物细胞壁的溶解、破裂可以起到很大的作用。
二、超声提取法原理超声提取法是通过超声波作用，利用其产生的空化作用和液流动力来加速溶剂与样品的接触，增大质传质，加速溶质向溶剂扩散和溢出，从而实现快速、高效地提取出所需化合物。
超声波提取设备的原理
超声波提取设备的原理
超声波提取设备的原理是利用超声波的特性进行物质提取。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 发射超声波：设备内部有一个超声波发射器，该发射器会产生超声波，并将其传播到待处理物质中。
2. 超声波的传播：超声波在传播过程中会经过介质的传导、反射和散射等过程。
物质的密度、组织结构、粘度等特性会对超声波的传播产生影响。
3. 超声波的作用：超声波在物质中传播时会产生机械振动和能量聚焦的效果，从而可以改变物质的分子结构和形态。
4. 物质提取：超声波的机械振动和聚焦效果可以破坏细胞膜或细胞壁，使得物质中的有效成分溶解出来。
同时，超声波的能量也可以改变物质的温度、浓度等物理条件，从而促进物质的提取。
总结来说，超声波提取设备通过发射超声波，利用超声波在物质中的传导、反射和散射等特性，产生机械振动和能量聚焦的效果，从而改变物质的分子结构和形态，使得物质中的有效成分得以提取。
植物生物活性物质的提取与分离技术
植物生物活性物质的提取与分离技术随着人们对草药的需求逐渐增加，植物生物活性物质的提取与分离技术变得越来越重要。
植物生物活性物质是指植物中具有生物活性的成分，可用于药物研发、保健品制造等领域。
本文将介绍几种常见的植物生物活性物质的提取与分离技术。
一、超声波提取技术超声波提取技术是指利用超声波的机械振动作用，使植物细胞膜破裂，促进植物中的生物活性物质溶解到溶剂中。
这种方法具有提取效率高、时间短、无需高温等优点。
超声波提取技术在植物药材、花草茶、精油等领域得到广泛应用。
二、萃取技术萃取技术是指利用溶剂将植物中的生物活性物质吸附并提取出来。
常用的溶剂包括乙醇、水、氯仿等。
不同的溶剂对不同的成分有选择性提取的作用，可以实现对特定成分的分离。
萃取技术适用于草药提取、天然色素分离、香精香料等领域。
三、色谱技术色谱技术是指利用不同物质在固定相和流动相之间的差异，通过分离柱使物质分离的方法。
常见的色谱技术包括薄层色谱、气相色谱、液相色谱等。
色谱技术具有分离效果好、分析速度快、分离度高等特点，广泛应用于植物药材中活性物质的分离纯化。
四、冷冻法冷冻法是指将植物材料冷冻后，通过升温使细胞破裂，从而释放出活性物质。
这种方法适用于富含挥发油的植物材料，可以有效地保留活性物质的特性。
冷冻法在精油提取、花草茶等领域有广泛应用。
五、微波技术微波技术是指利用微波加热植物材料，使植物细胞膜破裂，从而提取出活性物质。
微波技术具有提取速度快、成本低等优点，适用于草药提取、植物营养成分提取等领域。
以上是几种常见的植物生物活性物质的提取与分离技术。
随着科技的不断进步，我们相信将会涌现更多高效、低成本的提取与分离技术，帮助人们更好地利用植物中的活性物质，推动健康产业的发展。
超声波逆流提取
超声波逆流提取超声波逆流提取是一种新兴的技术，通过利用超声波的特性和原理来实现物质的逆流提取。
本文将从超声波逆流提取的原理、应用领域以及优势等方面进行探讨。
一、超声波逆流提取的原理超声波逆流提取是一种基于超声波的物质分离技术，其原理是利用超声波的机械振动作用和声波压力效应，将混合物中的物质分离出来。
超声波波长短、频率高低等参数的选择，可以使得特定物质受到超声波的作用而被逆流提取出来。
超声波逆流提取的原理基于超声波在物质中的传播与相互作用，通过调节超声波的参数以及物质的特性，实现对特定物质的有效提取。
超声波逆流提取技术在多个领域都具有广泛的应用前景。
首先，在生物医药领域，超声波逆流提取可以用于分离和提取生物样品中的细胞、蛋白质等重要成分，用于疾病的诊断和治疗。
其次，在食品加工领域，超声波逆流提取可以用于提取植物中的有效成分，如植物精油、提取物等，用于食品的添加和调味。
另外，在环境保护领域，超声波逆流提取可以用于处理废水和废气中的有害物质，实现资源的回收和环境的净化。
三、超声波逆流提取的优势相比传统的物质分离技术，超声波逆流提取具有多个优势。
首先，超声波逆流提取无需使用有机溶剂或高温等条件，能够实现对物质的温和处理，避免了对物质的破坏和损失。
其次，超声波逆流提取具有高效、快速的特点，能够在较短的时间内完成对物质的提取，提高了工作效率。
另外，超声波逆流提取还具有无污染、安全可靠等特点，对环境和人体健康没有副作用，适用于多种场合和需求。
超声波逆流提取是一种新兴的技术，具有广泛的应用前景。
通过利用超声波的特性和原理，超声波逆流提取可以实现对特定物质的有效提取，应用于生物医药、食品加工、环境保护等领域。
其优势在于温和处理、高效快速、无污染安全等特点，为物质分离技术的发展带来了新的可能性。
相信随着科技的不断进步和应用的推广，超声波逆流提取将在更多领域展现出其巨大的潜力和价值。
超声提取法的原理是
超声提取法的原理是超声提取法是一种常见的分离和浓缩生物大分子的方法，主要利用超声波在物质中的传导、散射、反射和吸收等特性，以及声波对分子间相互作用的调控作用，实现对样品中目标分子的选择性富集。
其原理可以从以下几个方面来解释：1. 超声波的机械效应：超声波是一种机械波，它具有高频振动和高能量传播的特点。
当超声波传播至样品中时，会引起样品内部分子的振动和位移，从而改变分子的位置和空间结构，增加分子间的间隙和相对速度，从而打破原有的相互作用力，使得分子分离出来。
2. 超声波的空化作用：超声波传播过程中，由于高能量和高频振动的特性，会在液体中引起气体的空化现象。
空化是指在液体中生成微小气泡，气泡的形成和破裂过程会产生剧烈的液体运动，使液体中的分子发生剧烈的运动和混合，从而促进目标分子的富集和分离。
3. 超声波的热效应：超声波传播过程中会产生局部的高温和高压区域，这样的条件下，部分分子的活动性和溶解度会发生变化。
通过控制超声波的功率、频率和作用时间等参数，可以调控样品中的温度和压力，从而实现对目标分子的选择性富集和浓缩。
4. 超声波的声流效应：超声波在液体中传播时，会产生声流效应，即形成类似于液体传导的“管道”效应。
这种声流的运动方式可以改变样品中分子的分布情况，促使目标分子沿着声流方向运动，实现目标分子的富集和分离。
综上所述，超声提取法主要依靠超声波的机械效应、空化作用、热效应和声流效应等特性来实现对目标分子的选择性富集和分离。
通过调控超声波的参数和样品的物理化学性质，可以实现对生物大分子的高效提取和浓缩。
该方法具有操作简便、无需有机溶剂等优点，因此在生物学、化学、医学等领域得到了广泛应用。
超声波提取技术
03
超声波提取技术的应用场景
植物有效成分提取
01
02
03
植物细胞壁破碎
超声波的机械效应可以破 碎植物细胞壁，释放出细 胞内的有效成分，提高提 取效率。
提取物纯度与产量
通过超声波的空化效应和 机械振动，可以促进目标 成分的溶解和扩散，提高 提取物的纯度和产量。
植物活性成分保护
超声波提取过程中，由于 温度较低、时间较短，可 以较好地保护植物活性成 分不被破坏。
溶剂浓度
溶剂浓度越高，目标成分的溶解度越 大，提取效率越高。但浓度过高可能 导致其他杂质的溶出。
物料粒度和密度
物料粒度
物料粒度越小，表面积越大，提取效率越高。但粒度过小可能导致过滤和分离困难。
物料密度
密度越大的物料，其内部的传质阻力越大，提取效率相对较低。因此，需要根据物料的密度特性选择合适的提取 方法。
方法，进一步提高提取效果。
未来超声波提取技术的研究将更加注重环保和可持续 发展，推动绿色制造和循环经济。
超声波提取技术将不断优化和完善，提高提取 效率和降低成本，使其更具有竞争力。
超声波提取技术将拓展其在中药、食品、生物等 领域的应用范围，为产业发展提供技术支持。
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，具有广泛的应用前景。
超声波提取技术能够显著提高 提取效率，缩短提取时间，降
低能耗和溶剂消耗。
超声波提取技术适用于多种植 物活性成分的提取，如黄酮类 、皂苷类、多酚类等，具有较 高的实用价值。
超声波提取技术在实际应用中 仍需解决一些问题，如设备成 本、提取工艺优化等。
技术发展趋势与展望
超声波提取技术将与其他辅助技术相结合，如 微波、超临界流体等，形成多技术联合的提取
超声波提取的原理
超声波提取的原理
一、超声波提取的原理
超声波提取是一种高精度的物理学提取技术，可以用来检测对象的特征，提取介质材料某些特定区域的信息。
它可以利用声压波的变化来识别材料表面的某些特殊的特征，从而提取相应的信息。
超声波提取是利用超声波传播的反射原理：当声压波遇到某物时，会折射和反射，可以由反射信号来表征物体参数的特性，从而提取物体的信息，包括间隙尺寸、缺陷形态、材料的特性等。
超声波提取的技术原理如下：
1. 超声波传播原理：声波传输的平台通常是一块导体物体，如
金属表面或者液体表面，声频范围从200KHZ~10MHz之间，声压波会
穿过非金属材料的表面，而在金属材料表面上，表现出反射现象。
2. 超声波提取原理：在非金属材料表面上，声波会穿过材料表面，如果材料表面上有缺陷，会对声波反射，反射波的频率及幅度可以用来提取缺陷的特征，因此可以利用这种原理来提取缺陷的信息。
3. 多普勒原理：多普勒原理可以利用多普勒滤波器（Doppler Filter）来实现对反射信号的分析，通过Doppler Filter可以确定
反射信号的频率，并由此来提取物体的参数特性。
总结：超声波提取是利用超声波传播的反射原理，可以利用多普勒滤波器（Doppler Filter）来传播反射信号，从而获得物体参数的特性，来提取物体的信息，包括间隙尺寸、缺陷形态、材料的特性等。
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超声辅助萃取分离技术
超声提取通常比常规 提取的时间要短。一 般情况下，超声处理 时间在20~45min以内 即可获得较好的提取 效果。相对于其他影 响因素而言，超声提 取时间对提取率没有
间。
超声波提取一般不 需要加热，但其本身 存在较强的热效应， 且介质的温度对空化 作用的强度也有一定 的影响，因此提取过 程中对温度进行适当 控制也是非常必要的。
超声波频率是影响有 效成分提取率的主要 因素之一。研究表明， 对于大多数药材而言 ,当其他条件一定时, 目标成分的提取率随 超声波频率的增加而 下降。但用超声波提 取技术提取益母草总 生物碱时，超声波频 率越大，提出率就越 大，这表明不同药材 的目标成分都有自己 适宜的提取频率。
01 / 简述
超声基本理论
超声波很像电磁波，折射、聚焦和反射，但超声波又不 同于电磁波，电磁波可在真空中自由传播，而超声波的传播 则要依靠弹性介质。超声波在传播时，使弹性介质中的粒子 产生振荡，并通过弹性介质按超声波的传播方向传递能量。
超声波可以产生空化效应、机械效应和热效应。
01 / 简述
超声与分离技术的发展
02 / 分离原理
超声效应与萃取分离
（1）加速介质质点运动。高于20 KHz声波频率的超声波的连续介质（例如水） 中传播时，根据惠更斯波动原理，在其传播的波阵面上将引起介质质点（包 括药材重要效成分的质点）的运动，使介质质点运动获行巨大的加速度和动 能。质点的加速度经计算一般可达重力加速度的二千倍以上。由于介质质点 将超声波能量作用于药材中药效成分质点上而使之获得巨大的加速度和动能 ，迅速逸出药材基体而游离于水中。
目录
1
概述2原理3Fra bibliotek影响因素
4
特点 前景
02 / 分离原理
超声提取的原理
超声提取的原理超声提取是一种常见的物质分离和提取技术，其原理是利用超声波在物质中的传播和反射特性，实现对目标物质的有效提取。
超声波是一种频率高于人类听觉范围的机械波，其频率通常在20 kHz至100 MHz之间。
超声波在介质中传播时，会引起介质分子的振动和产生压力变化，从而形成稳定的声波场。
这种声波场具有高能量和高频率的特点，可以通过与物质相互作用，实现物质分离和提取。
超声波提取的原理主要包括声波机械效应、声波热效应和声波化学效应。
声波机械效应是指超声波在物质中传播时，由于声波的高能量和高频率，会产生剧烈的声波震荡效应。
这种震荡效应可以破坏物质的结构和稳定性，从而使目标物质从固体基质或液体中脱离出来。
例如，在植物提取中，超声波可以破坏细胞壁和细胞膜，释放细胞内的活性成分。
声波热效应是指超声波在物质中传播时，由于声波的高频率，会产生剧烈的声波能量转换和局部温升效应。
这种温升效应可以加速物质的扩散和迁移，从而促进目标物质的提取。
例如，在溶剂提取中，超声波可以加快溶剂分子的扩散速率，使目标物质更快地溶解和迁移。
声波化学效应是指超声波在物质中传播时，由于声波的高频率，会引起物质分子之间的化学反应和物理变化。
这种化学效应可以改变物质的结构和性质，从而实现目标物质的选择性提取。
例如，在萃取分离中，超声波可以引起不同物质之间的相互作用，使目标物质与其他物质发生化学反应，从而提高目标物质的提取效率。
超声提取具有操作简单、效率高、无污染等优点，已广泛应用于生物医药、食品、化工等领域。
例如，在药物开发中，超声提取可以用于提取药材中的有效成分，从而获得高纯度的药物原料。
在食品加工中，超声提取可以用于提取植物精油、香料等，以增强食品的风味和营养价值。
超声提取是一种基于超声波的物质分离和提取技术，利用声波机械效应、声波热效应和声波化学效应，实现对目标物质的有效提取。
这种技术在各个领域都有广泛的应用前景，将为生产和研究带来更多的便利和效益。
超声波萃取原理
超声波萃取原理
超声波萃取原理是一种应用超声波在溶液中传播并产生空化现象的过程。
当超声波传播到液体中时，会形成压力波和密度变化，并在某些地方形成高压区域和低压区域。
在高压区域，液体分子之间的距离减小，压力增加；在低压区域，液体分子间的距离增大，压力减小。
随着超声波的传播，这些区域会不断地交替出现。
当液体中有固体时，超声波的传播会对固体产生冲击波，使其发生物理和化学变化。
在超声波的作用下，固体颗粒之间的相互作用力减弱，颗粒与溶剂之间的相互作用力增强，导致颗粒从固体中解离出来，并进入溶液中。
超声波萃取原理的应用有很多，例如在药学中，可以利用超声波来提取植物中的有效成分，从而制备药物。
在环境科学中，可以利用超声波来去除废水中的有机污染物。
超声波萃取还可以用于食品工业中的浸提过程，提取食材中的营养成分。
总的来说，超声波萃取原理利用超声波在液体中产生的压力和密度变化，促使固体颗粒从固体中解离出来，并进入溶液中。
这种技术在多个领域具有广泛的应用前景。
超声波乳化,超声波均质,超声波提取,超声波分离
超声波在食品工业中的应用随着科学技术的不断发展，超声波技术在食品工业中得到了广泛的应用。
超声波乳化、超声波均质、超声波提取、超声波分离等技术正逐渐成为食品加工中不可或缺的重要环节。
本文将着重介绍超声波在食品工业中的应用，并分别对超声波乳化、超声波均质、超声波提取、超声波分离进行详细阐述。
一、超声波乳化1. 超声波乳化原理超声波乳化是指利用超声波对物质进行乳化作用的过程。
其原理是利用超声波产生的高强度空化效应，瞬间产生的高温和高压将油脂微粒和水相微粒进行弹性碰撞，瞬间产生大量微小气泡，使液体分散相在其作用下变得更加细微，从而达到均匀乳化的目的。
2. 超声波乳化优势超声波乳化具有操作简便、乳化效果好、能保持营养物质等优势。
在食品工业中，超声波乳化被广泛应用于乳制品、饮料、调味品等领域。
二、超声波均质1. 超声波均质原理超声波均质是指利用超声波的机械作用，将溶剂中的颗粒物质分散、粉碎、均匀分布的过程。
通过将物料置于超声波场中，产生的高强度声压波能够瞬间将颗粒物质进行分散均质，从而提高溶解速度和效率。
2. 超声波均质应用在食品工业中，超声波均质广泛应用于果酱、酱料、果汁、奶酪等领域，能够提高产品的口感和口感。
三、超声波提取1. 超声波提取原理超声波提取是指利用超声波的机械作用和热效应，将有用成分从原料中提取出来的过程。
通过超声波的作用，能够破坏细胞壁结构，使得有用成分能够更快、更有效地被溶剂提取出来。
2. 超声波提取应用在食品工业中，超声波提取被广泛应用于中草药提取、植物油提取、食品添加剂提取等领域，能够提高提取率和提取效率。
四、超声波分离1. 超声波分离原理超声波分离是指利用超声波的机械作用，将混合的两相物质进行有效分离的过程。
通过超声波的作用，能够使两相物质在其作用下发生相对运动，从而加速物质的分离速度。
2. 超声波分离应用在食品工业中，超声波分离被广泛应用于乳清分离、果汁澄清、酒类分离等领域，能够提高产品的纯度和产量。
超声波提取原理、特点、应用
超声波提取原理、特点与应用介绍超声波指频率高于20KHz，人的听觉阈以外的声波。
超声波提取在中药制剂质量检测中（药检系统）已广泛应用。
《中华人民共和国药典》中，应用超声波处理的有232个品种，且呈日渐增多的趋势。
近年来，超声波技术在中药制剂提取工艺中的应用越来越受到关注。
超声波技术用于天然产物有效成分的提取是一种非常有效的方法和手段。
作为中药制剂取工艺的一种新技术，超声波提取具有广阔的前景。
超声波提取是利用超声波具有的机械效应，空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取生物有效成分。
1、提取原理（1）机械效应超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质的扩散、传播，这就是超声波的机械效应。
超声波在传播过程中产生一种辐射压强，沿声波方向传播，对物料有很强的破坏作用，可使细胞组织变形，植物蛋白质变性；同时，它还可以给予介质和悬浮体以不同的加速度，且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速度。
从而在两者间产生摩擦，这种摩擦力可使生物分子解聚，使细胞壁上的有效成分更快地溶解于溶剂之中。
（2）空化效应通常情况下，介质内部或多或少地溶解了一些微气泡，这些气泡在超声波的作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡由于定向扩散（rectieddiffvsion）而增大，形成共振腔，然后突然闭合，这就是超声波的空化效应。
这种气泡在闭合时会在其周围产生几千个大气压的压力，形成微激波，它可造成植物细胞壁及整个生物体破裂，而且整个破裂过程在瞬间完成，有利于有效成分的溶出。
（3）热效应和其它物理波一样，超声波在介质中的传播过程也是一个能量的传播和扩散过程，即超声波在介质的传播过程中，其声能不断被介质的质点吸收，介质将所吸收的能量全部或大部分转变成热能，从而导致介质本身和药材组织温度的升高，增大了药物有效成分的溶解速度。
由于这种吸收声能引起的药物组织内部温度的升高是瞬间的，因此可以使被提取的成分的生物活性保持不变。
《超声波提取技术》课件
环境污染物的提取与处理
环境污染物的处理是环境保护领域的重要问题，超声波提 取技术在此领域也有着广泛的应用。通过超声波的振动和 空化作用，能够快速、有效地从废水中提取重金属离子、 有机污染物等有害物质。
详细描述
溶剂的种类和浓度对超声波提取效果具有显著影响。不同溶剂的溶解能力和选择性不同 ，因此需要根据植物有效成分的性质选择适宜的溶剂。同时，溶剂的浓度也会影响有效 成分的溶解度和扩散速度，从而影响提取效果。因此，需要合理控制溶剂的种类和浓度
。
04
超声波提取技术在实践中的应用
中草药有效成分的提取
中草药种类繁多，有效成分复杂，传统的提取方法效率低下且易 损失。超声波提取技术利用超声波的振动和空化作用，能够快速 、高效地提取中草药中的有效成分，提高提取效率和产率。
提取时间越长，提取效果越好
详细描述
在一定范围内，延长提取时间可以增加有效 成分的溶出量，从而提高提取效果。但过长 的提取时间可能导致植物细胞壁过度破碎， 释放出较多的杂质和有害物质，影响提取物 的纯度和质量。因此，需要根据实际情况选
择合适的提取时间。
溶剂种类和浓度对提取效果的影响
总结词
选择合适的溶剂种类和浓度能提高提取效果
03
超声波提取技术的影响因素
超声波频率对提取效果的影响
总结词
超声波频率越高，提取效果越好
详细描述
随着超声波频率的增加，物质分子间的振动和摩擦加剧，有利于植物细胞壁的破碎和有效成分的释放 。但同时，高频率的超声波可能导致热效应和空化效应增强，对提取物造成热破坏和化学变化。因此 ，需要根据实际情况选择合适的超声波频率。
超声波萃取的原理超声波提取技术
超声波萃取的原理超声波提取技术超声波是指频率为20千赫～50兆赫左右的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体—介质—来进行传播。
超声波在传递过程中存在着的正负压强交变周期，在正相位时，对介质分子产生挤压，增加介质原来的密度；负相位时，介质分子稀疏、离散，介质密度减小。
也就是说，超声波并不能使样品内的分子产生极化，而是在溶剂和样品之间产生声波空化作用，导致溶液内气泡的形成、增长和爆破压缩，从而使固体样品分散，增大样品与萃取溶剂之间的接触面积，提高目标物从固相转移到液相的传质速率。
在工业应用方面，利用超声波进行清洗、干燥、杀菌、雾化及无损检测等，是一种非常成熟且有广泛应用的技术。
超声波萃取的原理超声波萃取中药材的优越性，是基于超声波的特殊物理性质。
主要是主要通过压电换能器产生的快速机械振动波来减少目标萃取物与样品基体之间的作用力从而实现固--液萃取分离。
（1）加速介质质点运动。
高于20 KHz声波频率的超声波的连续介质（例如水）中传播时，根据惠更斯波动原理，在其传播的波阵面上将引起介质质点（包括药材重要效成分的质点）的运动，使介质质点运动获行巨大的加速度和动能。
质点的加速度经计算一般可达重力加速度的二千倍以上。
由于介质质点将超声波能量作用于药材中药效成分质点上而使之获得巨大的加速度和动能，迅速逸出药材基体而游离于水中。
（2）空化作用。
超声波在液体介质中传播产生特殊的“空化效应”，“空化效应”不断产生无数内部压力达到上千个大气压的微气穴并不断“爆破”产生微观上的强大冲击波作用在中药材上，使其中药材成分物质被“轰击”逸出，并使得药材基体被不断剥蚀，其中不属于植物结构的药效成分不断被分离出来。
加速植物有效成份的浸出提取。
（3）超声波的振动匀化（Sonication）使样品介质内各点受到的作用一致，使整个样品萃取更均匀。
综上所述，中药材中的药效物质在超声波场作用下不但作为介质质点获得自身的巨大加速度和动能，而且通过“空化效应”获得强大的外力冲击，所以能高效率并充分分离出来。
超声波提取技术在天然产物分离中的应用
超声波提取技术在天然产物分离中的应用第一章：引言天然产物分离是现代化学工业中的重要步骤之一，它涉及到许多关键工艺，如过滤、萃取、蒸馏等。
在近年来，超声波提取技术已成为天然产物分离的新方法之一，其具有操作简便、提取效率高等优势，使其被广泛应用于海藻、植物、动物等的提取分离中。
本文将重点探讨超声波提取技术在天然产物分离中的应用及其原理。
第二章：超声波提取技术的原理及特点2.1 超声波提取技术原理超声波提取技术是以超声波作为驱动力的一种物理加工技术，其基本原理是超声波的高频振动以及其能量密集性。
当超声波传播到液体中时，会在液体内部产生一定的功率密度，从而使液体产生压缩膨胀的交替运动，即“稳态压缩”和“展开”。
2.2 超声波提取技术特点超声波提取技术具有以下特点：（1）提取效率高；（2）操作简单；（3）提取速度快；（4）不需要加热等特殊条件；（5）可以减少使用有机溶剂等对环境的污染。
第三章：超声波提取技术在海藻提取中的应用海藻是一种重要的海洋食品以及化妆品原料，而超声波提取技术的应用在海藻提取中也正在不断地被拓展。
3.1 超声波提取技术在海藻多糖提取中的应用超声波提取技术可以用于海藻多糖的提取，其提取效率一般较高。
以巴氏褐藻为例，在保持其活性的前提下，采用超声波提取，最大提取效率可达到50%以上。
3.2 超声波提取技术在海藻色素提取中的应用超声波提取技术还可以用于海藻色素的提取，其提取效率一般达到70%以上。
同时，在超声波提取过程中，还可以协同使用微波或酶等其他技术，进一步提高其提取效率。
第四章：超声波提取技术在植物提取中的应用植物提取是大家熟知的一种生物提取方法，而超声波提取技术的应用在植物提取中，也有着不俗的表现。
4.1 超声波提取技术在植物油提取中的应用超声波提取技术可以用于植物油的提取，比传统提取方法提取效率高，取得的油脂更纯，并可以去除其中的杂质。
4.2 超声波提取技术在植物次生代谢产物提取中的应用超声波提取技术可应用于植物次生代谢产物的提取中，如生物碱、黄酮、香豆素等。
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超声波在天然成分提取分离的应用原理初探摘要超声因其具有多种物理和声化学效应，其在食品工业中有广泛的应用，包括超声提取、超声灭菌、超声干燥、超声乳化、超声过滤、超声清洗等。
本文主要就超声波提取分离的原理、优点作一综述，并对其以后在提取分离中的发展进行展望。
关键词超声波提取分离原理1 超声波概述1.1超声波的概念超声波指的是频率在2×104—2×109Hz的声波，是高于正常人类听觉范围的弹性机械振动。
超声波与电磁波相似，可以被聚焦，反射和折射，其不同之处在于前者传播时需要弹性介质，而光波和其他类型的电磁辐射则可以自由地通过真空。
众所周知，超声波在介质中主要产生二种形式的机械振荡，即横向振荡（横波）和纵向振荡（纵波），而超声波在液体介质中只能以纵波的方式进行传播。
由于超声波频率高，波长短，因而在传播过程中具有定向性好、能量大、穿透力强等许多特性[1]。
超声波与媒质的相互作用可分为热机制、机械（力学）机制和空化机制3种。
[2]超声波在媒质中传播时，其振动能量不断被媒吸收转变为热量而使媒质温度升高，此效应称之为超声的热机制；超声波的机械机制主要是辐射压强和强声压强引起的；在液体中，当声波的功率相当大，液体受到的负压力足够强时，媒质分子间的平均距离就会增大并超过极限距离，从而将液体拉断形成空穴，在空化泡或空化的空腔激烈收缩与崩溃的瞬间，泡内可以产生局部的高压，以及数千度的高温，从而形成超声空化现象。
空化现象包括气泡的形成、成长和崩溃过程。
可见，空化机制是超声化学的主动力，使粒子运动速度大大加快，破坏粒子的力的形成，从而使许多物理化学和化学过程急剧加速，对乳化、分散、萃取以及其它各种工艺过程有很大作用。
对于超声波的研究及其在各个行业中的应用，研究较多，可是对于其应用的机理研究的却很少，能过查阅华南农业大学图书馆，SCI数据库，我们发现，对于超声波的研究有4680篇，可是对于其机理的研究却只有206，所占比例不到5%。
如下图1。
且大多数只停留在试验室阶段。
图1 超声波研究现状1.2 天然植物有效成分提取分离[3]天然植物有效成分大多为细胞内产物,在提取时往往需要将植物细胞破碎。
传统提取分离方法有溶剂提取法，水蒸汽蒸馏法和升华法，这些方法都存在提取率低，提取时间长，效率低等缺点。
现有的机械破碎法难于将细胞有效破碎,而化学破碎方法又容易造成被提取物结构的改变,从而使之失去活性。
上世纪20年代,人们首次发现了超声波可以加速化学反应。
随后产生了研究在超声波作用下物质进行化学反应的一门新兴交叉学科——声化学。
超声波是一种特殊形式的能量,其在溶液中形成的冲击波和微射流可以快速地击活反应分子,从而能较大幅度地提高反应活性。
将超声波应用于提取植物的有效成分,操作简便快捷、无需加热、提取率高、速度快、提取物的结构未被破坏、效果好,显示出明显的优势。
随着超声清洗器的逐渐普及,以超声波作为反应的催化方式已成为热点。
近年来,中、美、日、英等20多个国家的学者在这方面进行了卓有成效的研究工作,取得了重要的进展。
超声波应用于提取植物中的生物碱、苷类、生物活性物质、动物组织浆的毒质等研究已有报道,研究表明:超声波提取可以强化水浸提法，具有能耗低、效率高、省时、不破坏有效成分、避免高温对提取成分的影响等特点,具有广阔的应用前景。
2 提取分离的细胞破碎过程中药材以来源分为植物药、动物药和矿物药等类别，前两种药材大多具有细胞结构，活性成分都以某种形式分散于药材的细胞液中；而矿物药无细胞结构，所以在提取中，所提取的成分将半溶解或分散而悬浮于溶剂之中。
在这里以植物性药为例说明中药提取过程中的细胞破碎的微观现象，借以阐明固－液提体系中有效成分的转移提取过程。
植物细胞是由比较坚韧的细胞壁和内部的原生质体（包括细胞质、细胞核、质体等）、后含物（原生质体的产物）组成。
而植物药中的活性成分如生物碱、苷、有机酸、糖、挥发油、蛋白质等均存在原生质体中，是植物在生长时期，进行一系列的新陈代谢过程后形成的。
可看出这些生物活性成分大部分存在于细胞壁内，少量存在于细胞间隙。
新鲜药材的细胞液中含有多种可溶性物质或不溶性物质，为了便于储存和运输，新鲜药材都需干燥，而经干燥后，组织内水分被蒸发，细胞干瘪萎缩，细胞中溶解的活性成分呈结晶或无定形状态干涸沉积于细胞中，从而使细胞内出现空洞、形成空隙、充满空气，使细胞质膜的半透性丧失。
由细胞结构看出破碎细胞是为了释放出细胞中的内含物，以便快速地提取出来。
从植物药中提取其中化学成分的提取过程，就是提取细胞内物质，所以细胞壁是影响提取速度的壁垒之一。
必须通过溶剂和植物密切接触，将溶剂送入植物细胞壁内，促使原生质中的各种化学成分溶解到溶剂之中，以扩散出细胞外，这是一个细胞被破碎，成分溶解的复杂过程。
利用超声提取分离技术以加速溶剂流动、渗透、溶解、扩散等传质的整个全过程，这过程发生在固体内部和周边环境中，且与介质形态变化、固－液箱间的宏观运动结合在一起，是质量、动量传递偶合的过程。
提取过程按其溶剂与有效成分的作用分为：浸润、渗透、溶解和扩散、置换三个阶段。
3 超声波在提取分离中的作用过程3.1 基本原理对于超声波在天然有效成分的提取分离中的作用及其作用机理的研究，学术界有着不同的见解。
主要有以下两种研究。
一种根据提取实验所得成分结果，从理论上进行分析，推理超声可能出现的物理、物理化学和化学作用，从而探讨超声提取的基本原理，如有人认为[4]:“中草药——超声有破坏植物组织、加速溶剂穿透组织作用，并能提高中草药的有效成分的提出率”；还有人认为[5]:“利用超声稀疏振荡，破坏植物组织，加速溶剂穿透组织作用，提高中草药有效成分提取率，如金鸡纳树皮中全部生物碱用一般方法浸出需要5h以上，采用超声波只要0.5h就能完成”；另外也有人认为细胞壁的破裂主要是超声社会化引起的 [6]。
由变幅杆端部发射出强超声波，激活液体中的社会化泡、气泡在崩溃时伴随发生冲击波或射流作用于细胞壁并使其破裂。
另一种是用扫描电子显微镜或光学显微镜等设备对被超声提取和传统提取的单味药材不同部位的细胞结构与形貌进行观察、照相和对比，从显微结构的变化上，来说明超声提取的机理：XZ这些作用简言之都是利用超声波在物质介质中的相互作用的效应，热效应、空化效应和机械传质效应。
超声波的热效应、机械传质作用及空化作用成为超声技术在提取应用中的三大理论依据。
3.2 超声波对细胞的破坏作用下面主要是比较了超声提取分离法和传统浸泡法等提取植物根、茎、叶、花等部位细胞的损伤变化情况的照片，分析超声提取对植物作用的基本原理。
3.2.1 植物的根根是植物体的营养器官，并固着、支持植物体延伸到圭中的部分，含有各种化学成分。
块根也属植物体的根类，是植物体生长在土中的部分。
S.Balachandran等[10]从生姜中用超声提取姜辣素，先将生姜粒部分放在水中，用超声提取或用刀片切开的生姜颗粒再经超声提取5min，然后取出，置于光学显微镜下观察并照相，得生姜颗粒细胞开关的光学显微照片，如图2。
图2 生姜粒经超声提取后的扫描电子显微镜图像由图2看出原生姜料组织细胞都排列整齐，呈多边形，见图A所示：经超声提取后，组织细胞排列杂乱，细胞轮廓不清晰，且细胞壁破坏，促进了细胞内物质向溶剂中释放，如图B所示：用刀片切开的生姜颗粒经超声提取后，在片状截面上出现两种强弱截然不同的破区域，而强破坏区出现在距离颗粒表现200um 的范围，且破坏了细胞矩阵。
3.2.2 植物的茎茎是植物的主干，一般生于地上或部分生于地下，其中含有各种化学成分。
郭孝武[11]将益母草茎秆截成短节，以水为溶剂，用超声(频率为20khz)提取30min，或用浸泡法提取24h，提取益母草总碱后，以原益母草茎为对照材料，同时经干燥，镀膜，然后置于扫描电子显微镜下观察照相，得益母草茎细胞结构的电子显微镜照片，如图3所示。
图3 经不同提取法提取后益母草茎的扫描电铲图（放大倍数为*104）由图3看出原益母草茎的横向组织细胞排列整齐，呈六边形，轮廓明显，见图a所示；经过溶液浸泡提取后，组织细胞基本无任何变化，只是茎内细胞经浸泡再干燥而收缩，如图b所示；经超声提取后，在图c中看出益母草茎部分细胞被打破，排列杂乱，细胞轮廓不清晰，图中看出部分组织细胞被打破，形成空洞，还有部分细胞壁破裂，细胞之间互不相连。
3.2.3 植物的叶叶是植物进行光合作用、制造养分、进行气体交换和水分蒸发的重要器官。
郭孝武[12]将干淫藿吉放入水溶剂中，分别用传统浸泡撮4h或用超声提取30min，以原淫羊藿作对照材料，提取后，干燥、镀膜，然后置于扫描电子显微镜下观察照相，得淫羊藿叶表面细胞开关的扫描电子显微镜细微照片如图4所示。
图4-1 不同提取法提取淫羊藿叶的扫描电镜图图4-2 不同提取法提取淫羊藿叶后的表面损伤由图4看出淫羊藿中原叶叶面平整，其细胞细微结构呈多角形，轮廓明显，表面蜡质多呈颗粒状，少数连成不规则片状，分布均匀，叶脉清晰完整。
其原叶细胞排列紧密、整齐，轮廓明显，分布均匀；经水溶液浸泡提取后，外表颜色无变化，叶面因浸泡提取后又干燥而略有皱褶，而细胞的形态结构与原叶细胞比基本无变化，只是表面蜡质大部连成不规则的片状及大小不等的颗粒，分而不均匀。
而叶的细胞的形态结构与原叶细胞相比基本无变化，只是细胞膨胀，细胞排列疏松；经超声提取后的淫羊藿叶，叶表面叶肉被打掉，叶脉基本完整，多数细胞被击破形成空洞，细胞壁破裂已不完整，部分区域细胞轮廓已不清晰。
而叶组织细胞壁被打破，细胞壁裂开，有的细胞之间断开。
Maricela Toma等[13]对薄荷叶和金盏菊叶等进行研究，其结果如图5，图6.将叶片放入乙醇溶液中，分别用浸泡提取或20kHz和500kHz超声波提取2h后，然后置于光学显微镜下观察照相，得干薄荷叶和金盏菊叶表面细胞形状的细微照片。
a(未处理) b（20Kb）C（500Kb)图5 超声对干薄荷叶作用后的显微图a(未处理) b（20Kb）C（500Kb)图6 超声对金盏菊叶作用后的显微图由上图可以看出，未经处理的叶片完整无缺，细胞未受损坏，而经500kHz 超声波作用后的叶片，大多数受到了破坏；而经20kHz超波作用后的叶片，受超声影响更显著，作用更强，破坏更严重，造成叶细胞组织分解。
以上的一些对个别药用植物的不同部位用低频超声提取方法进行提取实验后所观察到的组织细胞变化情况，说明超声提取分离的特有作用，对物质组织细胞表面薄膜的破坏。
我们可以得到，超声在提取分离过程中的作用主要是通过其热效应，机械效应和空化效应三个理论效应，加速浸润、渗透，促使解嘲、溶解和幸扩散、置换。
3.3 超声提取分离原理的理论分析前面计了植物药材在传统的溶剂提取法提取化学成分过程中的细胞破碎的三个阶段，当加入超声后，超垢对细胞破碎每个过程都有很大的促进作用。